保证数控加工精度的几点编程经验

在加工程序编制中，方法、技巧使用得当，对保证和提高数控机床的加工精度有重要的意义。笔者在长期的实践中，积累了一些编程经验，介绍如下。
1 消除公差带位置的影响
零件的许多尺寸标注有公差，且公差带的位置不可能一致，而数控程序一般按零件轮廓编制，即按零件的基本尺寸编制，忽略了公差带位置的影响。这样，即使数控机床的精度很高，加工出的零件也有可能不符合其尺寸公差要求。如图1所示零件，Ø40尺寸为基轴制，Ø35尺寸为基孔制过渡配合，Ø25尺寸为基孔制过盈配合，3个尺寸的公差带位置不同，如果编程仍按其基本尺寸Ø40、Ø35与Ø25，而不考虑公差带位置的影响，就可能使某个尺寸加工不符合要求。解决问题的办法有2种：

图1
 
图2 

图3
 
图4
  

图5
 

图6
 
图7

按基本尺寸编程，用半径补偿考虑公差带位置 即仍然按零件基本尺寸计算和编程，使用同一车刀加工各处外圆，而在加工不同公差带位置的尺寸时，采用不同的刀具半径补偿值。用这种方法，要先知道刀尖圆弧半径(此零件加工轨迹与X轴、Z轴平行，可不必知道刀尖圆弧半径)，所以使用不便，且只能适用于部分数控系统。
改变基本尺寸和公差带位置 即在保证零件极限尺寸不变的前提下，调整基本尺寸和公差带位置。一般按对称公差带调整，调整后的基本尺寸及公差如图2。编程时按调整后的基本尺寸进行，这样在精加工时用同一把车刀，相同的刀补值(本例加工轨迹与X轴、Z轴平行，可不刀补)，就可保证加工精度。当然，如果零件最终还要精加工(如精磨)，为保证磨削余量充裕，也可将基本尺寸稍稍加大(此时，公差带就不对称)。
2 消除机床间隙的影响
当数控机床长期使用或由于其本身传动系统结构上的原因，有可能存在反向死区误差。这时，可在数控编程和加工时采取一些措施，以消除反向死区误差，提高加工精度。尤其是当被加工的零件尺寸精度接近数控机床的重复定位精度时，更为重要。
如图3所示，精加工工件轮廓为a→b→c→d，如采用如图4所示的刀具移动路线就不妥，因为从①→②的运动方向与③→④相反，会产生反向间隙，如改为图5所示的刀具移动路线，精加工时刀具在径向的移动保持尺寸连续递增趋势，在轴向的移动保持尺寸连续向左趋势，这样便消除了机床的反向间隙的影响。
如图6所示，工件的①、②、③、④孔的孔距要求精确，设编程坐标系原点在工件中心点，对刀点(程序起点)也为同一点。如刀具移动路线为：原点 O→①→②→③→④孔，则会产生反向间隙，如改为：原点O→A→①→②→③→④，即X方向和Y方向的尺寸保持连续递减或递增趋势，如保持连续递增和递减编程有困难．则应加过渡点，如图7中的B点，刀具移动为A→①→②→③→④，就可消除机床反向间隙。
3 减小数控系统累积误差的影响
数控系统在进行快速移动和插补的运算过程中，会产生累积误差，当它达到一定值时，会使机床产生移动和定位误差，影响加工精度。以下措施可减小数控系统的累积误差。
尽量用绝对方式编程 绝对方式编程以某一固定点(工件坐标原点)为基准，每一段程序和整个加工过程都以此为基准。而增量方式编程，是以前一点为基准，连续执行多段程序必然产生累积误差。
插入回参考点指令 机床回参考点时，会使各坐标清零，这样便消除了数控系统运算的累积误差。在较长的程序中适当插入回参考点指令有益于保证加工精度。有换刀要求时，可回参考点换刀，这样一举两得。